Зелений керамічний пігмент гранатового типу

Реферат: Винахід належить до технології отримання керамічних пігментів, які можуть бути використані при одержанні глазурних та склоемалевих покриттів інтенсивного зеленого кольору, а також декоруванні виробів з фарфору, фаянсу та інших тонкокерамічних мас. Керамічний пігмент містить, мас. %: SiO2 19,90-25,10; А12О3 3,70-4,70; СаО 23,70-30,00; MgO 2,50-3,20; Сr2О3 26,4041,80; Р2О5 8,40-10,60, причому як сировинний компонент для SiO2, А12О3, CaO, MgO використано доменний шлак. Застосування винаходу дозволяє отримати керамічний пігмент з високою інтенсивністю і чистотою зеленого кольору. UA 104069 C2 (12) UA 104069 C2 UA 104069 C2 5 10 15 20 25 30 35 Запропонований винахід належить до технології отримання керамічних пігментів, які застосовуються при одержанні глазурних та склоемалевих покриттів зеленого кольору, а також декоруванні виробів з фарфору, фаянсу та інших тонкокерамічних мас. Відомий керамічний пігмент зеленого кольору, який включає, мас. %: SiO2 52,0-55,0; Аl2О3 10,0-14,0; Сr2О3 20,0-24,0; В2О3 4,5-5,5; ZrO2 6,5-8,5. 7 [Пат. 2312823 Россия, МКИ С03С1/04. Керамический пигмент / Щепочкина Ю.А. (Россия). № 2006125627/03; заявл. 17.07.06; опубл. 20.12.07, Бюл. № 35]. Недоліком зазначеного пігменту є: - обмежена область використання (для декорування керамічних виробів); - висока температура випалу (1200 °C); - використання в якості компонентів пігментної шихти лише дорогокоштуючої технічно чистої сировини, що значно збільшує її собівартість; - складність технології одержання, яка обумовлена необхідністю оплавлення компонентів пігментної шихти з подальшою їх грануляцією. Відомий також керамічний пігмент зелений, який включає, мас. %: SiO2 33,04-40,92; СаО 1,04-2,45; MgO 0,27-0,34; Fe2O3 0,78-0,90; Na2O 0,25-1,49; К2О 0,09-1,67; Аl2О3 22,30-28,02; Сr2О3 21,56-33,24; CaF2 2,03-4,90; FeO 0,13-0,85; ТiO2 0,01-0,02; Р2О5 0,04-0,11; SO3 0,57-2,90 4 [А.с. 1252309 СССР, МКИ С03С1/04. Керамический пигмент зеленый / Н.М. Бобкова, И.В. Пищ и др., (СССР). - № 3876319/29-33; заявл. 29.03.85; опубл. 23.08.86, Бюл. №31]. Недоліками такого пігменту є: - обмежена область використання (для декорування виробів з фарфору, фаянсу і скла); - висока температура випалу (1200 °C); - використання в якості компонентів пігментної шихти переважно (до 98-99 мас. %) дорогокоштуючої технічно чистої і природної сировини, що значно збільшує її собівартість; - великий вміст токсичного компоненту - фториду кальцію (до 4,9 мас. %); - невисока інтенсивність зеленого забарвлення (велике значення коефіцієнту дифузного відбиття - 24,5 %). Крім того відомий хромовий пігмент гранатового типу, який містить, мас. %: СаО - 32,96; SiO2 - 35,30; Сr2О3 -29,78; В2О3 -1,96. [Быстриков, А.С. Исследование синтеза хромового пигмента гранатового типа / А.С. Быстриков, Ю.Ф. Петров // Стекло и керамика.-1968. - № 8. - С. 31-32]. Недоліками такого пігменту є: - висока температура випалу (1200 °C); - використання в якості компонентів пігментної шихти лише дорогокоштуючої технічно чистої сировини, що значно збільшує її собівартість. Також відомий зелений пігмент, що включає, мас. %: СаО 36,69-43,45; SiO2 39,31-46,55; Сr2О3 10,00-24,00. 5 [А.с. 50213А Болгария, МКИ С03С1/04, С09D1/00. Зелен пигмент / В.Р. Димитрова, Н.В. Георгиева - № 91172; заявл. 12.02.90; опубл. 15.06.92, Бюл. № 6]. Недоліками цього пігменту є: 1 UA 104069 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 - висока температура випалу (до 1200 °C); - використання в якості компонентів пігментної шихти лише дорогокоштуючої технічно чистої та природної сировини, що значно збільшує її собівартість. Найбільш близьким до запропонованого винаходу є керамічний пігмент оливково-зелений, що містить, мас. %: SiO2 43,60-54,30; Аl2О3 2,90-4,20; Fe2O3 0,15-0,19; ТіО2 0,06-0,13; СаО 15,80-25,40; MgO 1,70-2,70; FeO 0,17-0,28; Na2O 0,25-0,27; К2О 0,22-0,33; Cr2O3 22,00-28,00; SO3 0,50-0,90. причому як сировинний компонент для SiO2, Al2O3, СаО, MgO використовують доменний 8 шлак [Пат. 93153 Україна, МПК С03С1/00, С09С1/00, С03С8/14, С03С8/20, С09С1/28, С09С1/36, С09С1/40. Керамічний пігмент оливково-зелений / Я.І. Білий, О.В. Зайчук та інш., (Україна). - № а200912069; заявл. 24.11.09; опубл. 10.01.11, Бюл. №1] - (найближчий аналог). Недоліками найближчого аналога є невисока чистота зеленого забарвлення (оливковозелений колір). Задачею винаходу є розробка складів керамічного пігменту з високою інтенсивністю і чистотою зеленого кольору, широкою областю використання, а також низькими матеріальними та енергетичними витратами, який забезпечує формування якісних склопокриттів різного призначення за рахунок введення фосфорвмісного компонента, а також використання як комплексного сировинного матеріалу - гранульованого доменного шлаку, шляхом активізації твердофазових реакцій при випалі з утворенням твердого розчину на основі уваровіту (3СаОСr2О33SiO2) і підвищення кислотності системи в цілому внаслідок часткового 4еквімолекулярного заміщення в структурі зазначеного мінералу кислотного радикалу [SiO 4] на 3[РО4] , що викликає стабілізацію трьохвалентної форми оксиду хрому і зростання інтенсивності та чистоти зеленого забарвлення. Поставлена задача вирішується тим, що відомий керамічний пігмент, який включає SiO 2, Аl2О3, CaO, MgO і Сr2О3, причому як сировинний компонент для SiO2, Al2O3, CaO, MgO використовують доменний шлак, відповідно до винаходу додатково містить Р 2О5, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: SiO2 19,90-25,10 Аl2О3 3,70-470 CaO 23,70-30,00 MgO 2,50-3,20 Сr2О3 26,40-41,80 Р2О5 8,40-10,60. Суть винаходу полягає в наступному. Готують шихту, як сировинні компоненти якої виступає доменний шлак, водорозчинний фосфорвмісний компонент і оксид хрому, сумісним мокрим помелом в кульовому млині до розміру часток, що характеризуються залишком на контрольному ситі №0056 не більше 0,2 %. Отриману сировинну суміш після сушіння гомогенізують і завантажують у шамотні тиглі та випалюють з витримкою при максимальній температурі 1100-1150 °C протягом 1 години. Доменний шлак є вторинним продуктом виробництва чавуну, утворюється внаслідок високотемпературної взаємодії порожньої породи залізних руд, золи палива і флюсів з наступною мокрою грануляцією розплаву, що утворився; відрізняється однорідністю і порівняною стабільністю за хімічним складом. Основними компонентами доменного шлаку є діоксид кремнію, а також оксиди кальцію, магнію і алюмінію (сумарно до 97-98 мас. %), які традиційно вводяться до складу зелених керамічних пігментів з природними чи технічно чистими матеріалами. Такий шлак переважно представлений скловидною фазою, що обумовлює його високу реакційну здатність в процесі випалу. При синтезі запропонованого керамічного пігменту відбувається активна взаємодія склофази доменного шлаку з підшихтовочними матеріалами, наслідком чого є формування твердого розчину на основі хромового гранату (уваровіту), в структурі якого відбувається 43часткове еквімолекулярне заміщення кислотного радикалу [SiO4] на [РО4] , що викликає 2 UA 104069 C2 5 10 15 стабілізацію трьохвалентної форми оксиду хрому в цілому в системі. Вище зазначене обумовлює формування інтенсивного та стійкого зеленого забарвлення як самого пігменту, так і склопокриттів, отриманих з його введенням. Після синтезу пігменту здійснюють його тонкий помел до розміру часток не більше 5 мкм і подальше введення до складу глазурей чи емалей в кількості до 6-8 мас.ч. (понад 100 мас. % їх сухої складової). Одержані після випалу склопокриття, які містять запропонований пігмент, відрізняються високою якістю, інтенсивним та стабільним зеленим кольором ( = 562-568 нм) в широкому температурному інтервалі (800-1100 °C). Приклади конкретного виконання винаходу наведені в таблиці 1 і 2. Аналіз приведених даних свідчить про те, що запропонований склад керамічного пігменту, який синтезований з використанням як однієї з основних сировинних складових шихти відходу металургійного виробництва (доменного шлаку) і додаванням водорозчинного фосфоровмісного компоненту, у межах заданого кількісного співвідношення компонентів забезпечує формування інтенсивного і стійкого зеленого забарвлення склопокриттів, випалених у достатньо широкому температурному інтервалі (800-1100 °C), а також зменшення матеріальних та енергетичних витрат. Запропонований винахід може бути успішно використаний для отримання кольорових склопокриттів різного призначення, а також декорування виробів з фарфору, фаянсу та інших тонкокерамічних мас. 20 Таблиця 1 Хімічний склад запропонованого пігменту Номер пігменту SiO2 1 25,10 2 22,20 3 19,90 Найближчий 50,25 аналог Вміст компонентів, мас. % Аl2О3 Fe2O3 ТіО2 СаО MgO FeO Na2O К2О 4,70 — — 30,00 3,20 — — — 4,10 — — 26,50 2,80 — — — 3,70 — — 23,70 2,50 — — — Сr2О3 26,40 35,00 41,80 SO3 — — — Р2О5 10,60 9,40 8,40 2,90 28,00 0,50 — 0,15 0,06 15,80 1,70 0,17 0,25 0,22 Таблиця 2 Характеристики керамічних пігментів і склопокриттів, отриманих з їх введенням Показники склопокриттів глазурних емалевих ТемпераТемпераКолір Колір Р***, , тура *, КДВ**, тура (візуальна (візуальна випалу, % нм випалу, нм % оцінка) оцінка) °C °C 565 17,90 зелений 22 568 зелений насичений насичений 562 17,41 22 566 зелений зелений інтенсивноінтенсивно560 17,05 1100 23 564 800-860 зелений зелений насичений насичений 567 20,71 оливково18 568 оливковозелений зелений Показники керамічних пігментів Номер пігменту Колір (візуальна оцінка) зелений насичений 2 зелений інтенсивно3 зелений насичений Прототип оливковозелений 1 *довжина хвилі; ** коефіцієнт дифузного відбиття; *** чистота кольору 3 Р, , % нм 22 567 23 564 24 562 16 570 UA 104069 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Зелений керамічний пігмент гранатового типу, що містить SiO 2, Al2O3, СаО, MgO і Сr2О3, причому як сировинний компонент для SiO2, Al2O3, CaO, MgO використано доменний шлак, який відрізняється тим, що він додатково містить Р2О5, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: SiO2 Аl2О3 СаО MgO Сr2О3 Р2О5 19,90-25,10 3,70-4,70 23,70-30,00 2,50-3,20 26,40-41,80 8,40-10,60. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4